力控國產(chǎn)化工業(yè)軟件在光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

1.概述

       隨著規(guī)模性太陽能電站在中國開始陸續(xù)建設和投入運行，如何實時了解電站的運行狀況，如何滿足上一級系統(tǒng)或電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的監(jiān)控需求，是電站業(yè)主和電網(wǎng)公司共同關(guān)心的問題。而現(xiàn)有光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)主要從本廠逆變器出發(fā)，對電站運行的一些參數(shù)進行監(jiān)測，同時獲取電站中其它設備的信息及控制這些設備，滿足電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)對電站實時監(jiān)控的要求。

2.總體設計目標

◆建設光伏電站監(jiān)控設備的統(tǒng)一管理平臺

       實現(xiàn)統(tǒng)一運行監(jiān)控電站設備，集中管理數(shù)據(jù)，為運行人員、檢修人員、管理人員提供全面、便捷、差異化的數(shù)據(jù)和服務。

       成為電站設備的承載系統(tǒng)，為電站設備的規(guī)劃、新設備的接入提供載體。

       建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，為監(jiān)控平臺和其他各種專業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務。

◆整合各類監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對不同人員的差異化服務

       對運行人員、管理人員、檢修人員、領(lǐng)導等不同人員提供不同的用戶界面、展現(xiàn)方式、數(shù)據(jù)信息等。在各類人員登錄后，即可看到各自關(guān)心的內(nèi)容，提供差異化服務。

       為運行人員提供設備的狀態(tài)信息、告警信息、實時數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)應用服務。

       為管理人員提供各類監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、變化趨勢、狀態(tài)信息等應用服務。

       為檢修人員提供告警信息、變化趨勢等應用服務。

◆數(shù)據(jù)上傳 

       對國網(wǎng)公司地方調(diào)度，或者鑒衡認證中心、北京市節(jié)能環(huán)保中心等職能機構(gòu)按照規(guī)定的協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對光伏電站完整統(tǒng)一的本地及遠程運行監(jiān)控，集中管理數(shù)據(jù)，方便電站業(yè)主和電網(wǎng)公司管理。 

3. 設計原則

本系統(tǒng)在設計上遵循以下原則：

1)完整性

       業(yè)務數(shù)據(jù)完整性：系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對不同廠商、不同種類、不同型號設備的監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)一完整采集。

       業(yè)務流程完整性：系統(tǒng)能夠提供實時數(shù)據(jù)、周期采樣數(shù)據(jù)、事件數(shù)據(jù)的應用服務。

2)規(guī)范性

       系統(tǒng)建設遵循有關(guān)國家標準、國際標準、電力行業(yè)相關(guān)標準。

       制定或完善相關(guān)標準規(guī)范，確保監(jiān)測設備、監(jiān)測數(shù)據(jù)通訊的規(guī)范性。

       界面設計遵循有關(guān)界面設計規(guī)范。

3)擴展性

       硬件擴展性：系統(tǒng)能夠廣泛適配新接入監(jiān)測設備的通信接口。

       軟件擴展性：軟件功能模塊應可重用、可配置、可卸載。

4)開放性

       系統(tǒng)能夠同各類專家系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)信息交換。

       系統(tǒng)能夠與電網(wǎng)調(diào)度等系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)信息交換。

5)集成性

       能夠集成環(huán)境、安防、電能量、電能質(zhì)量等監(jiān)測數(shù)據(jù)，分類處理，分類存儲，統(tǒng)一界面顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)。

6)可操作性

       界面友好，操作方便，注重用戶體驗。

4. 系統(tǒng)架構(gòu)

       為了解決監(jiān)測設備分散獨立、無法進行遠程集中監(jiān)控和診斷的問題，本系統(tǒng)接入所有的光伏電站在線監(jiān)測設備，進行設備統(tǒng)一管理，設備運行數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集、查看和分析，提供綜合全面的運行狀態(tài)監(jiān)測、運行告警發(fā)現(xiàn)與通知、數(shù)據(jù)查詢分析、設備運行管理。

       為實現(xiàn)設備的動態(tài)擴展接入，系統(tǒng)應能實現(xiàn)在不進行二次開發(fā)的情況下，即可完成接入新增監(jiān)控設備。設備數(shù)據(jù)接入后進行分級存儲，分類匯總統(tǒng)計，利用監(jiān)測數(shù)據(jù)和事件信息，可以實現(xiàn)集中遠程監(jiān)控電站設備，也可以為故障診斷提供技術(shù)手段和數(shù)據(jù)支持，亦為電站管理提供全面的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和各類報表。

       監(jiān)測數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù)類型和應用特性分類存儲，實現(xiàn)不同層面、人員關(guān)注不同的信息。同時各級數(shù)據(jù)可自上而下進行追溯。

系統(tǒng)分為4 個層次：站控層、網(wǎng)絡層、調(diào)度層、信息層。

1)站控層

       設備：由監(jiān)控主機（配有力控監(jiān)控組態(tài)軟件ForceControl）、力控華康工業(yè)通信采集網(wǎng)關(guān)pFieldComm等組成。

       功能：提供子站所有設備的接入、監(jiān)控和管理、視頻監(jiān)控，以及將數(shù)據(jù)上傳到調(diào)度層。

2)網(wǎng)絡層

       設備：網(wǎng)絡層由現(xiàn)場網(wǎng)絡交換設備、網(wǎng)絡線路等構(gòu)成。

       功能：提供全站運行和監(jiān)控設備的互聯(lián)與通信。

3)調(diào)度層

       設備：實時歷史服務器（配有力控企業(yè)級實時歷史數(shù)據(jù)庫pSpace）、Web服務器、打印機等組成。

       功能：實現(xiàn)采集分散的光伏電站子系統(tǒng)的大量數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)存儲、WEB發(fā)布等。 

4)信息層

       設備：由WEB客戶端、手機客戶端、遠程訪問服務器、安全網(wǎng)關(guān)（pSafetyLink）等組成。

       功能：使用者可以對自己關(guān)心的數(shù)據(jù)進行遠程訪問和管理,并且能保證調(diào)度層系統(tǒng)的安全性。

5、 系統(tǒng)功能

5.1 數(shù)據(jù)采集和控制

1)逆變器監(jiān)控

       采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：當前總功率、發(fā)電量、二氧化碳減排量、直流電壓、直流電流、直流功率、交流電壓、電流、逆變器機內(nèi)溫度等。

2)匯流箱監(jiān)控

       采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)： 光伏陣列每路電流或每個光伏陣列電流。

       報警數(shù)據(jù)：設備可提供的所有報警數(shù)據(jù)。

3)光伏陣列監(jiān)控

       采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：高度角、方位角、運行狀態(tài)、報警數(shù)據(jù)。

4)氣象監(jiān)測儀監(jiān)控

       采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：環(huán)境溫度 、光照強度、風速、風向等。

5.2 統(tǒng)一的設備維護管理

       力控軟件平臺提供監(jiān)控設備使用狀況功能，顯示逆變器等設備的運轉(zhuǎn)情況、電流和電壓、設備的故障信息，提供自動報警顯示并存儲，并且對重要儀表統(tǒng)一管理，提示維修人員及時更換備件、及時維護，延長儀表的使用壽命。

5.3 數(shù)據(jù)存儲和顯示 

       調(diào)度中心負責實時采集重要參量并進行定期存儲，操作員可查詢歷史數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，并且以報表、曲線、棒圖等形式展示，同時可以打印數(shù)據(jù)，為技術(shù)員分析系統(tǒng)運行狀況提供科學的依據(jù)。

5.4 系統(tǒng)報警與告警通知

       當系統(tǒng)任何節(jié)點、任務模塊出現(xiàn)故障或異常，在處理系統(tǒng)的實時歷史數(shù)據(jù)過程中發(fā)現(xiàn)異常、故障時，系統(tǒng)自動給出各種報警提示，包含預設的語音報警、報警簡報窗口顯示、報警總表顯示、報警即時打印、報警畫面、圖元變色等。

       系統(tǒng)產(chǎn)生的報警信息保存，包括告警時間、站點信息、告警類別、告警描述等。同時可以按時間、地域信息、報警類別、描述等做復雜的關(guān)鍵字組合查詢和統(tǒng)計。

告警通知向使用者提供故障設備的告警以及設備在故障前的預警功能。告警方式包括：

       1)監(jiān)控界面集中告警

       2)手機短信告警

       3)E-mail電子郵件報警

5.5 視頻監(jiān)控 

       視頻監(jiān)控功能能夠展示實時的視頻內(nèi)容，從而實現(xiàn)“遙視”。視頻監(jiān)控可以單獨使用，即選擇某個視頻設備后，展示選定視頻設備傳輸過來的視頻影像；同時，視頻監(jiān)控可以實現(xiàn)視頻拍攝方向調(diào)整和縮放。

5.6 分析診斷 

       分析診斷功能向使用者提供設備的故障分析功能，具體包括比對分析、專家分析。 比對分析是指通過比較多個設備的運行數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)問題，比如將兩臺逆變器的日發(fā)電量進行對比，如果有一臺逆變器的發(fā)電量總是比另外一臺低，那么我們就可以認為發(fā)電量低的這一臺逆變器效率低下或疑似故障，借此也可以用來判斷逆變器的好壞。 

5.7 統(tǒng)計報表

       統(tǒng)計報表功能可為管理人員提供必要的報表，根據(jù)不同的報表，系統(tǒng)自動按照報表的功能及需要，按照日、月、季、年等方式提供不同顆粒度的報表，所有的報表均可導出EXCEL 表格并打印，打印出的格式和內(nèi)容與看到的格式和內(nèi)容完全一致。 

5.8 數(shù)據(jù)的在線統(tǒng)計

       系統(tǒng)能夠?qū)Πl(fā)電站運行的各種常規(guī)參數(shù)進行統(tǒng)計計算，包括日、月、年時段的最大/最小值、其出現(xiàn)時間、平均值、越限次數(shù)、越限時間、越限率、合格率等。

5.9 Web發(fā)布

       通過力控軟件提供的Web功能，可以使用戶在IE瀏覽器上訪問工程畫面，瀏覽的效果與在力控軟件運行系統(tǒng)中看到的工程畫面完全相同，包含全部動態(tài)數(shù)據(jù)和動畫,方便遠程管理系統(tǒng)。

5.10 數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)

       力控軟件提供了用戶側(cè)光伏電站在線監(jiān)測系統(tǒng)認證技術(shù)規(guī)范V7.0、《可再生能源建筑應用示范項目數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)導則》等轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，可以將數(shù)據(jù)傳到住建部以及金太陽中心。

6、結(jié)論

       基于力控軟件平臺搭建的光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)信息共享、交換、傳輸?shù)裙δ?，滿足用戶中心數(shù)據(jù)庫的要求。

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